Перспективы применения различных видов и штаммов симбиотических бактерий (Xenorhabdus sp.) в биологической защите картофеля от болезней в условиях Европейского Севера России

Разработка экологически безопасных систем защиты растений от грибных патогенов с использованием симбиотических бактерий Xenorhabdus sp. – симбионтов энтомопатогенных нематод (ЭПН) в последние годы является новым направлением в сельскохозяйственной практике и несомненно представляет актуальность и научную значимость. В исследованиях использовали суспензии живых и автоклавированных культур симбиотических бактерийсимбионтов различных видов ЭПН (Steinernema carpocapsae, S. feltiae и S. feltiae protense) с титром бактериальных клеток 10⁷ КОЕ/мл в сравнении с биологическим препаратом Фитоспорин-М (паста) и водой в качестве контроля. В лабораторных условиях при температуре 25 °С нами установлены различия в антибиотической активности первичных форм продуцентов Xenorhabdus sp., выделенных из различных видов ЭПН. Наибольшее ингибирование зоны роста гриба на 4-й день отмечено у метаболитов штамма S. carpocapsae в отношении Alternaria solani. Биологическая эффективность в подавлении этого патогена составила 51 %. Полевые исследования 2022-2023 гг. в условиях Республики Карелия на среднераннем сорте картофеля Ред Скарлетт, показали, что при эпифитотии (низкие температуры воздуха и избыточное переувлажнение) двукратное опрыскивание вегетирующих растений суспензией живых и автоклавированных культур симбиотических бактерий (ЭПН-1-1, ЭПН-2 и ЭПН-2-1) снижали развитие ризоктониоза по сравнению с контрольным вариантом на 50, 64 и 60 % соответственно. Установлено, что двукратная обработка живой и автоклавированной водной суспензией бактерий-симбионтов подвида S. Feltiae была более эффективна и обеспечивала уменьшение степени развития симптомов парши обыкновенной в 1,3–2,8 раза и распространение ризоктониоза в 1,5–2,0 раза. Выявлено также, что двукратное опрыскивание растений во время вегетации живой и автоклавированной суспензией симбиотических бактерий S. feltiae достоверно увеличивает урожайность клубней на 35–22 % соответственно. Таким образом, использование биологически активных вторичных метаболитов Xenorhabdus sp. в качестве биологических средств защиты растений от возбудителей заболеваний на картофеле имеет значительный потенциал.

1. Shapiro-Ilan D., Hazir S., Glazer I. Advances in use of entomopathogenic nematodes in integrated pest management. In: Kogan M., Heinrichs E. A. (eds). Integrated management of insect pests: current and future developments. Burleigh Dodds Science Publication. UK, 2020. pp. 1–30. DOI: https://doi.org/10.19103/AS.2019.0047.19

2. Gawad M. A., Ruan W., Hammam M. M. A. Entomopathogenic Nematodes: Integrated Pest Management and New Vistas. Egyptian Journal of Agronematology. 2023;22(1):1–18. DOI: https://doi.org/10.21608/ejaj.2023.280551

3. Павлюшин В. А., Новикова И. И., Бойкова И. В. Микробиологическая защита растений в технологиях фитосанитарной оптимизации агроэкосистем: теория и практика (обзор). Сельскохозяйственная биология. 2020;55(3):421–438. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2020.3.421rus EDN: FEAOFP

4. Wright P. J. Morphological characterisation of the entomogenous nematodes Steinernema spp. and Heterorhabditis spp. (Nematoda: Rhabditida). New Zealand Journal of Zoology. 1990;17(4):577–585. DOI: https://doi.org/10.1080/03014223.1990.10422955

5. Boemare N., Biology, Taxonomy and Systematics of Photorhabdus and Xenorhabdus. In: Gaugler R. (ed.). In book: Entomopathogenic nematology. CABI Publishing, CAB International, 2002. pp. 35–56. DOI: https://doi.org/10.1079/9780851995670.0035

6. Данилов Л. Г., Павлюшин В. А. Разработка и реализация инновационного проекта по созданию опытного производства биологических препаратов на основе энтомопатогенных нематод. Вестник защиты растений. 2019;(2(100)):52–55. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39132362 EDN: ISYMPB

7. Brivio M. F., Mastore M. Nematobacterial Complexes and Insect Hosts: Different Weapons for the Same War. Insects. 2018;9(3):117. DOI: https://doi.org/10.3390/insects9030117

8. Bisch G., Ogier J. C., Médigue C., Rouy Z., Vincent S., Tailliez P., Givaudan A., Gaudriault S. Comparative genomics between two Xenorhabdus bovienii strains highlights differential evolutionary scenarios within an entomopathogenic bacterial species. Genome Biology and Evolution. 2016; 8(1):148–160. DOI: https://doi.org/10.1093/gbe/evv248

9. Murfin K. E., Whooley A. C., Klassen J. L., Blair H. G. Comparison of Xenorhabdus bovienii bacterial strain genomes reveals diversity in symbiotic functions. BMC Genomics. 2015;16:889. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-015-2000-8

10. Иванова Т. С., Ивахненко О. А., Данилов Л. Г. Новый подвид энтомопатогенных нематод семейств Steinernema feltiae protensesubsp. N. (Nematoda: Steinernematidae) из Якутии. Паразитология. 2001;35(4):333–337. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26019417 EDN: VXJYQB

11. Boszormenyi E., Ersek T., Fodor A., Fodor A. M., Foldes L. S., Hevesi M., Hogan J. S., Katona Z., Klein M. G., Kormany A., Pekar S., Szentirmai A., Sztaricskai F., Taylor R. A. J. Isolation and activity of Xenorhabdus antimicrobial compounds against the plant pathogens Erwinia amylovora and Phytophthora nicotianae. Journal of Applied Microbiology. 2009;107(3):746–759. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2009.04249.x

12. Akhurst R. J. Morphological and Functional Dimorphism in Xenorhabdus spp., Bacteria Symbiotically Associated with the Insect Pathogenic Nematodes Neoaplectana and Heterorhabditis Free. Journal of General Microbiology. 1980;121(2):303–309. DOI: https://doi.org/10.1099/00221287-121-2-303

13. Данилов Л. Г., Зорина Е. А., Нащекина Т. Ю. Антибиотическая активность Xenorabdus sp. (Enterobagteriaceae) симбионтов энтомопатогенных нематод (Rhabditida: Steinernematidae). Вестник защиты растений. 2017;3(93):33–38. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30079319 EDN: ZIFWIV

14. Агансонова Н. Е. Эффективность продуктов метаболизма симбиотических бактерий р. Xenorhabdus против парши обыкновенной. Защита и карантин растений. 2016;(10):25–27. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26738475 EDN: WNDBOV

15. Benitez T., Rincon A. M., Limon M. C., Codon A. C. Biocontrol mechanisms of Trichoderma strains. International Microbiology. 2005;7(4):249–260. URL: https://www.researchgate.net/publication/8065870_Biocontrol_mechanism_of_Trichoderma_strains

16. Fang X. L., Li Z. Z., Wang Y. H., Zhang X. In vitro and in vivo antimicrobial activity of Xenorhabdus bovienii YL002 against Phytophthora capsici and Botrytis cinerea. Journal of Applied Microbiology. 2011;111(1):145–154. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2011.05033.x